本文介绍了四川省某集团的烧结配料称系统的自动化改造设计。某集团炼铁厂一烧车间配料室有两个配料控制系统：一系统和二系统，分别对应1＃、2＃烧结机(烧结面积均为145m2)，每一配料系统由14台给料圆盘及热返矿圆盘组成，采用SCR可控硅供电，他励直流电机驱动。众所周知，烧结配料工序是烧结生产的关键环节之一。攀钢炼铁厂在配料自动控制方面进行过几次努力，但效果较差，最后又回到人工手动配料的原始方法。采用人工配料，增、减物料较为频繁且每次增减物料后必须用人工抛盘来反复检验流量，不仅工人劳动强度大，而且变料调整时间长，引起物料配比较大波动；有时现场电位器由于振动电压发生偏移，造成物料量变化后人工不能及时发现，以至影响配料精度。因此对配料系统进行自动化改造势在必行。该厂与攀钢自动化部合作，于1996年在1＃配料系统上采用了Honeywell S9000小型集散系统控制配料，运行效果良好。由于1＃、2＃配料系统设备呈并行布置、由一烧车间统一管理，单个配料系统采用自动配料，对生产操作及降低劳动强度，以及生产效率的提高等作用不能充分发挥出来，因此根据该厂1＃、2＃配料系统设备布置及操作管理要求，更好地发挥计算机控制系统的功能，节省投资，便于集中管理，该厂与攀钢自动化部于1997年再度合作，将1＃自动配料称系统成果在2＃配料系统上推广应用，且由一台监控站实现双配料系统的监控，并通过公司鉴定。

1，配料称系统组成
整个系统由一台监控站、两台9100e型控制器、两台并行I／O扩展箱及有关模块、电子皮带配料称秤架、现场称重变送器及称重传感器、核子秤等组成。

为了检测圆盘的下料量，在每一圆盘与集料皮带之间安装一皮带电子秤。配料皮带秤采用南京创丰仪表公司生产的STH-800型电子皮带秤。该秤在结构上比较合理，秤框架均为铸钢件，整体结构好，不易变形；皮带机的头尾轮采用了鼓形轮，皮带不易跑偏，称重传感器选用西班牙进口的充氮式全密封传感器，性能稳定；BS-Ⅲ型信号放大器具有数字式瞬时显示，直观、线性度好。

监控站：采用台湾研华IPC610 486／66(8MB内存，270MBHD，VISA卡)工业控制机，菲利普51cm CRT。

控制器：选用9100e型配料控制器。该控制器由回路处理器模板、逻辑处理器模板、控制器机架及电源模板组成。

扩展箱：I／O扩展箱有就地和远传两类，我们选用就地并行I／O扩展箱SE9021，总槽数为12。

I／O模板：9000系列回路及逻辑控制器的I／O模板皆为标准尺寸，可插于控制器机架(包括I／O扩展箱机架)的任一槽位。根据控制要求，本系统选用下列4种模件：高速模拟量输入模件621-0022-RC；模拟量输出模件621-0010-AR；240VAC开关量输入模件621-1250R；24VDC开关量输出模件621-6550R。

2，系统工作原理
圆盘给料机的调速设备仍利用原有的可控硅直流调速装置。

各种原料的流量通过皮带秤的检测后，通过现场的放大器将微弱的电压信号(0～30mV)转换成标准的电流信号(4～20mA)，送到控制系统的I／O模块，这些信号经过9100e控制器的CPU采集及PID处理后得到相应的电信号，用来控制给料圆盘电机的转速。由此达到自动控制配料的目的。 

由于热返矿的温度及现场环境的限制，不宜采用皮带电子秤检测圆盘下料量，故采用核子秤进行非接触式连续测量，即在原有设备基础上，在热返矿下料口前、下料口后的混-3总料皮带上分别安装一台核子秤，分别检测热返矿下料口前、下料口后的混合物料的重量，并用二者之差来控制热返矿圆盘给料机电机的转速。

2.1，单监控站对双配料系统的监控

在上位机进行监控组态编程，包括逻辑控制、顺序控制、连续控制。1＃、2＃系统的组态分别下装到1＃、2＃控制器，分别对1＃、2＃系统进行过程检测和控制。两台控制器相互独立运行各自的系统，互不干扰。因此，根据Honeywell S9000小型集散系统的特点，结合我厂设备布置情况，采用一个监控站实现对两个自动配料系统的监控，不仅便于车间统一管理、岗位操作，而且节省一台工控机、显示器及购买控制软件等，因而节省了投资。

2.2秤架＋主控计算机模式

过去攀钢烧结配料曾采用DDZ系列组合仪表＋电子配料称＋调速控制器等构成的单机控制形式，但由于DDZ系列仪表控制系统结构比较繁琐，各通道间相互独立、调试困难，容易受烧结现场恶劣环境的影响和干扰，因而故障率高，维护工作量大，难以满足烧结配料工艺的要求。近年来，随着计算机控制技术的广泛应用，国内钢铁行业中有许多单位已采用计算机实现烧结配料自动控制，其烧结配料自动控制仪表多采用秤架＋二次智能仪表＋主控计算机形式，二次智能仪表用作标定、校零、计量、数据显示和现场信号的处理。由于烧结配料环境恶劣，多一个环节就多一个故障点，而且也不适应集中管理，为此，本系统采用的是秤架＋主控计算机模式，取消了中间二次智能仪表，将管理、控制、标定操作等统一由监控站控制实现，因而可靠性得到提高，设备故障率低、维护量少，且改变策略方便。

2.3，控制系统软件设计

由于该配料称系统采用了秤架＋主控计算机的先进方案，取消了二次智能仪表，原二次智能配料仪表的各个功能必须要在主控计算机上开发软件来实现，才能达到自动控制配料的目的。

根据烧结配料工艺、配料称量特点和控制要求，结合Honeywell S9000的软件性能，我们独立编制了完全替代智能二次仪表功能的用户软件。用户程序的开发，采用梯形图(Ladder)和连续控制图(CCC)以及这两者相结合的方法。由于Honeywell S9000小型集散控制系统控制器内装有两块独立运行的32位CPU，分别对开关量和模拟量(包括PID回路控制)进行处理，两个CPU之间又能互相交换数据，因此运算、控制速度快，功能很强。为了充分发挥逻辑处理器运算速度快、精度高的优点，我们将计量、过程逻辑控制等功能交由逻辑CPU处理；过程调节交由回路CPU处理。

本系统通过编程可同时在两个配料系统运行下实现如下功能：双系统工艺流程、实时数据显示；系统控制1＃～14＃圆盘自动顺序延时3s启动和停止；实现1＃～14＃配料圆盘和热返矿的配料自动控制；缓料时圆盘顺序延时3s停机，启动及缓料结束圆盘顺序延时3s启动，事故停机后启动时圆盘同时起动；料量超限报警、电子秤的校零、标定、计量；料量比例控制(包括新料比例控制和总料比例控制)，增减料在计算机主工艺流程画面上进行，分单台设定和集中设定两种；数据报表打印，启动和停止报表打印；数据历史趋势图形显示；给定和过程值实时趋势图形显示。

控制精度的实现，以单位时间(本设计为5min)内给定料量与实际下料量比值在给定的误差范围内为基本设计思想。根据给定料量的大小与小皮带返回的下料量的比较值来调节圆盘的转速，使圆盘的下料量在单位时间内基本保持恒定。

3，系统运行效果
单监控站控制双配料称系统于1997年10月投入运行。运行期间，两个配料系统工作状况良好，各自独立，互不干扰；秤架和现场放大器性能稳定，经标定(挂码标定与实物标定)测试，该烧结配料自动控制系统能准确计量，各圆盘料量调节反应速度快，控制精度也达到预期的要求。

4＃、5＃、6＃为精矿给料圆盘，由于精矿含水量大、下料成块状不连续且对小皮带的冲击大，因而控制起来较其它圆盘而言难度大。生产实践表明，精矿控制精度达到正负1.5%以内，其余物料控制精度达到正负1%以内，较好地满足了烧结配料工艺的要求。热返矿仍采用人工抛盘来进行验证，控制精度在2%以内。一段时间以来的运行证明，该系统具有性能可靠，工艺画面直观，操作简单等优点。

该配料称系统的投运，不仅改变了该车间过去人工抛盘配料的落后状况，极大地减轻了岗位的劳动强度，简化了作业程序，带来了巨大的社会效益，而且对该车间烧结矿生产指标的提高产生了良好的效果，取得了较好的经济效益。

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